الکتروفورز و جداسازی بیومولکول ها

الکتروفورز یک تکنیک جداسازی ساده، حساس و مهم است که به طور گسترده در آزمایشگاه‌های بالینی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اصطلاح الکتروفورز از دو کلمه تشکیل شده است. «الکترو» به معنای الکتریسیته و «فورزیس» به معنای حرکت. بنابراین، این به معنای مهاجرت و جداسازی ذرات باردار (یون) از طریق محلول، تحت تأثیر میدان الکتریکی است. اولین بار در سال ۱۸۰۷ توسط Ruess نشان داده شد، و به مهاجرت ذرات به سمت آند اشاره کرد. در طول سالها، این تکنیک از الکتروفورز اولیه کاغذ خام به سیستم خودکار مدرن تبدیل شده است و نیاز برای وضوح بهتر و سریعتر نتایج را برآورده می‌کند.

اصول الکتروفورز

اصل الکتروفورز شامل حرکت ذرات پراکنده باردار یا مولکولهای باردار حل شده نسبت به یک سیال تحت تأثیر یک میدان الکتریکی یکنواخت است. مولکول های بیولوژیکی مانند اسیدهای آمینه، پپتیدها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک و نوکلئوتیدها دارای گروه های قابل یونیزاسیون هستند. این مولکول ها در محلول به صورت گونه های باردار الکتریکی، کاتیون ها (+)، یا آنیون ها (-) در هر pH معین وجود دارند. بنابراین، میدان الکتریکی اجازه می‌دهد تا مولکول با بار منفی به سمت آند (یک پایانه مثبت) مهاجرت کند، در حالی که مولکول با بار مثبت به سمت کاتد (یک پایانه منفی) مهاجرت می‌کند. جداسازی مولکول ها، یون ها یا ذرات کلوئیدی معلق در ماتریس به دلیل نیروی میدان الکتریکی رخ می‌دهد.

انواع الکتروفورز

انواع مختلفی از الکتروفورز وجود دارد که هر کدام کاربردهای منحصر به فردی دارند. از جمله این موارد می‌توان به الکتروفورز ژل، الکتروفورز مویرگی و الکتروفورز کاغذی اشاره کرد. به عنوان مثال، الکتروفورز ژل معمولاً برای جداسازی DNA، RNA و پروتئین ها بر اساس اندازه و بار آنها استفاده می‌شود. در این تکنیک، ژل ساخته شده از آگارز یا پلی آکریل آمید به عنوان یک ماتریس سه بعدی عمل می‌کند که مانند یک غربال عمل می‌کند و به مولکول های کوچکتر اجازه می‌دهد سریعتر از مولکول های بزرگتر حرکت کنند.

کاربردهای الکتروفورز

الکتروفورز کاربردهای وسیعی به ویژه در زمینه بیوشیمی دارد. این تکنیک به طور گسترده در تجزیه و تحلیل DNA، RNA و پروتئین استفاده می‌شود. به عنوان مثال، می‌توان از آن برای جداسازی و شناسایی پروتئین‌های خاص، تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی، و انجام تجزیه و تحلیل DNA و قطعه بندی استفاده کرد. علاوه بر این، نقش مهمی در تشخیص بیماری‌های مختلف، تحقیقات پزشکی قانونی و تحقیقات ژنتیکی ایفا می‌کند. توانایی این تکنیک برای جداسازی ماکرومولکول‌ها بر اساس بار، آن را به ابزاری ضروری در آزمایشگاه‌های مدرن تبدیل کرده است.